Termostatul climatic al Pământului ar fi funcționat altfel în era Pangeei
Viața a apărut pe Pământ acum cel puțin 3,5 miliarde de ani, iar planeta a rămas locuibilă de atunci – nici prea caldă, nici prea rece. Aceste condiții sunt posibile, în parte, datorită unui „termostat” climatic bazat pe ciclul carbonului, care controlează cantitatea de dioxid de carbon din atmosferă.
„Pare să existe un fel de echilibru în ceea ce susține principalul gaz cu efect de seră din atmosfera Pământului, menținând clima la o temperatură destul de plăcută, locuibilă pentru viață pe scări de timp foarte lungi”, a declarat R.J. Graham, cercetător postdoctoral în Departamentul de Științe Geofizice al Universității din Chicago.
Procesul care gestionează acest echilibru s-ar putea să nu fie însă un mecanism neschimbător. Într-un studiu publicat în Nature Communications, Graham și colegii săi de la Universitatea din Chicago și Universitatea din Southampton prezintă dovezi că termostatul climatic ar fi funcționat într-un singur mod pentru cea mai mare parte a ultimilor 480 de milioane de ani, ar fi trecut temporar – la scară geologică – în alt mod în timpul erei Pangeei și apoi ar fi revenit la primul.
Dioxidul de carbon este principalul control pe termen lung al efectului de seră. Ciclul se bazează pe un proces numit alterare silicatică: CO₂ din atmosferă se combină cu apa de ploaie, devenind ușor acidă, și descompune chimic rocile. Mineralele dizolvate și carbonul ajung în râuri și oceane, unde formează roci carbonatice pe fundul mării. De-a lungul a milioane de ani, aceste roci sunt transportate în interiorul Pământului prin subducție, iar carbonul este eliberat de vulcani în atmosferă, încheind ciclul. Alterarea accelerează pentru a răci planeta și încetinește pentru a o încălzi.
Oamenii de știință au dezbătut îndelung ce anume controlează ritmul acestui proces – temperatura sau precipitațiile. În varianta în care temperatura este factorul principal, reacțiile chimice au loc mai repede în condiții calde. În varianta în care precipitațiile sunt decisive, lipsa apei poate deveni factor limitativ: când apa care trece peste rocă se saturează de minerale dizolvate, temperatura nu mai contează, iar doar mai multă apă permite continuarea alterării.
Distincția contează pentru că termostatul bazat pe apă este mai slab. „Este mai puțin eficient”, a explicat Graham. „Temperaturi mai ridicate cresc precipitațiile, dar măsura în care aceasta accelerează alterarea este mai mică decât creșterea directă a dizolvării rocii prin simpla ridicare a temperaturii.” Un astfel de mecanism ar putea permite variații climatice mai mari, menținând totuși echilibrul dintre intrarea și ieșirea carbonului.
Echipa a analizat 120 de simulări climatice, identice cu excepția dispunerii unor continente generate aleatoriu, și a calculat ratele de alterare în ambele ipoteze. Rezultatele au arătat că alterarea controlată de temperatură depinde de cât de mult uscat se află în tropice, unde solul devine mai cald, dar nu neapărat mai umed. Alterarea controlată de apă s-a corelat însă cu gradul de fragmentare a continentelor: masele de uscat dispersate, cu mai multe regiuni de coastă, permit mai mult scurgeri de apă.
Comparând o reconstrucție a temperaturilor din ultimii 480 de milioane de ani cu hărți ale continentelor antice, cercetătorii au găsit semne că, pentru cea mai mare parte a acestei perioade, termostatul a funcționat în modul dominat de temperatură. Timp de aproximativ 100 de milioane de ani, tiparul s-a schimbat însă spre cel hidrologic, suprapunându-se perioadei în care majoritatea uscatului era unit în supercontinentul Pangeea. Cercetătorii sugerează că ariditatea Pangeei ar putea explica schimbarea: cu mai puțină apă în sol, alterarea ar fi fost controlată de apă – sau de lipsa ei – mai degrabă decât de temperatură.
Autorii recunosc însă limitele rezultatelor, bazate pe simulări cu factori idealizați: fără lanțuri muntoase, diferențe de tip de rocă, plante sau alte variabile. Există și reconstrucții diferite ale geografiei antice, iar emisiile vulcanice de CO₂ au fost presupuse constante, deși ar fi putut crește odată cu destrămarea supercontinentului. Studierea solurilor fosile din era Pangeei ar putea confirma ipoteza.
Pe lângă o nouă perspectivă asupra reglării climatice, natura posibil variabilă a termostatului ar putea avea implicații pentru înțelegerea „zonei Goldilocks”, intervalul de orbite în jurul unei stele în care o planetă ar putea avea apă lichidă și ar putea susține viață. „Conceptul de zonă locuibilă se bazează pe presupuneri despre funcționarea acestui feedback al CO₂”, a spus Graham. „Dacă termostatul nu este atât de eficient pe cât ar putea fi, atunci este plauzibil că nu va funcționa suficient de bine pentru a menține locuibile planete din întreaga zonă locuibilă.”
